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摘 要：本文结合现有智能变电站二次设备优化技术，对湖南某220kV户外变电站站控层、间隔层、过程层设备进行了一系列优化整合措施，在优化了全站的数据流向和设备配置，提升了全站的智能化监视和管理水平的同时，达到减少设备投资、降低工程造价的目的。
关键词：智能变电站；二次设备；集成优化
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0086-02
引 言
随着智能电网建设的推进，智能变电站内各应用功能整合、集成和优化越来越多[1]，本文研究220kV智能变电站的二次设备集成优化设计技术，重点分析了湖南某220kV户外智能变电站的优化集成配置方案，通过对相应二次设备进行优化集成，实现提高电网安全性、可靠性、灵活性和资源优化配置水平的目标。
1 方案介绍
拟建220kV户外智能变电站位于湖南省北部，主变压器最终3×240MVA，本期1×240MVA，电压等级220/110/10kV；220kV出线终期4回，本期2回；110kV出线终期12回，本期6回；10kV出线终期36回，本期12回。无功补偿最终3×3×10Mvar容性无功，本期1×3×10Mvar容性无功。
本站间隔层设备就近布置于二次设备室、220kV二次预制舱和110kV二次预制舱内，过程层设备采用合并单元智能终端集成装置下放布置于预制式智能控制柜或10kV开关柜内，在优化集成的同时实现了二次设备与一次设备的有机融合。
间隔层设备中主变保护、故障录波及网络分析仪等公用保护设备集中组柜布置于二次设备室内；220kV线路保护测控柜、220kV母联保护测控柜、220kV母线保护柜等就近布置于220kV二次预制舱内；110kV线路保护测控柜、110kV分段保护测控柜、110kV母线保护柜等就近布置于110kV二次预制舱内。
过程层设备主变三侧配置合并单元智能终端集成装置，主变本体配独立的本体智能终端并集成非电量保护功能。其他间隔对应过程层设备配置合并单元智能终端集成装置，下放布置于预制式智能控制柜内，由GIS厂家成套生产提供。
2 站控层设备优化整合
本站全站配置一体化监控系统，站控层/间隔层网络采用双星型组网，即全站构建站控层A网、站控层B网，MMS、GOOSE、SNTP三网合一，共网传输。
将监控主机、数据服务器、操作员工作站集成，将II区数据通信网关机和电能量采集装置集成，将综合应用服务器、III/IV数据通信网关机集成[2]。同时将一体化监控系统对全站的数据流向、应用功能进行梳理和整合，取消了以往的设备状态检测系统子系统和智能辅助子系统，将其集成在一体化监控系统平台内。将站控层II区优化为单网，II区数据通信网关机单套配置，进一步减少站控层设备的数量，优化了全站的数据流向，提升了全站的智能化监视和管理水平。
3 间隔层设备优化整合
3.1 基于数据业务纵向整合的多功能测控装置
多功能测控装置集成了測量、计量、同步向量测量、控制、监视、记录、同期、间隔层逻辑自锁互锁等功能。其硬件布置利用测控装置已有硬件平台，即电源插件、采集值采集插件、CPU插件和I/O接口插件和MMI（人机对话差价）等插件，不需要增加新的插件。
本站计量CT与测量CT合并，测控、计量数据源相同，计算有功、无功和功率因数的数据原理基本相同，且电流、电压的数据精度均为0.2S，故站内计量与测控数据源重叠，采用多功能测控装置和保护测控集成装置，整合非关口计量功能，减少了二次设备数量及装置光口数量。
3.2 取消除关口考核计量外的独立电能表
本站本期为无贸易结算用的非关口计量点，考虑本期在本站采用测控计量整合的多功能测控装置，或是集成非关口计量的保护测控集成装置，通过专用硬件实现或以内置插件通过软件的形式实现测控装置的计量功能，变电站本期不设置独立的电能表。
通过220kV侧采用多功能测控装置，110kV侧采用含非关口计量的保护测控集成装置的方式，共节省220kV线路电能表2只，110kV线路电能表6只，主变电能表3只。取消了独立计量设备后，能够节约成本，减少二次设备数量及屏柜数量，为节约占地提供条件。
4 过程层设备优化整合
将智能终端和合并单元整合可避免信号的重复采集，共享电源、采集办卡等硬件平台，减少信息交互，提高可靠性，并可有效的减少智能控制柜体积。同时，采用合并单元智能终端集成装置可进一步减少交换机、保护、测控装置光口和接线，节省光缆，减少柜内设备功耗，减少设备发热量，有利于智能控制柜内环境温度控制，减少温控设备的投资和维护量，降低变电站全寿命周期的运行成本。
本站采用不同电压等级智能终端、合并单元的整合技术，配置如下：
（1）220kV及110kV侧智能终端、合并单元装置集成方案，采用板卡独立、共电源、共端口（SV和GOOSE的共口传输），实现了智能终端、合并单元装置集成。
（2）主变压器本体智能组件装置集成方案，采用板卡独立、共电源、共端口（SV和GOOSE的共口传输），实现了本体非电量保护、有载调压等功能的集成整合。
5 技术经济比较
本站采用优化集成的一体化监控系统站控层设备，对功能进行整合配置，减少了Ⅱ区数据通信网关机1台，Ⅲ/Ⅳ数据通信网关机1台，电能量采集装置1台。
采用含考核计量功能的保护测控集成装置、多功能测控装置及10kV多功能集成装置，全站不配置电能表，按本期规模考虑，整合后减少电能表11只。
采用智能终端合并单元集成装置，按本期规模考虑，整合后过程层设备减少约51%。
综上所述，按本站本期规模考虑，共计减少二次设备30台，节约投资约40万元。
6 结 论
本文研究220kV户外布置智能变电站二次设备的优化配置，进一步减少了站控层及间隔层设备数量，优化了全站数据流向，提升了智能化监视和管理水平。同时，采用不同电压等级智能终端、合并单元整合技术，实现了变电站过程层设备配置数量减少约五成，在减少装置数量的同时，优化了就地智能控制柜的空间。本文针对不同功能需求，以湖南某220kV户外智能变电站为例，对站控层、间隔层、过程层设备进行组合设计，实现了提高电网安全性、可靠性、灵活性和资源优化配置水平的目标。
参考文献
[1]国家电网公司，新一代智能变电站典型设计220kV变电站分册[M].北京：中国电力出版社，2014，10.
[2]彭 鹄，田娟娟，陈 燕，闫培丽，史京楠.重庆大石220kV新一代智能变电站优化设计[J].电力建设，2013（07）.
收稿日期：2018-11-12
作者简介：杨 威（1986-），男，工程师，硕士，主要从事电气二次设计相关工作。
关键词：智能变电站；二次设备；集成优化
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0086-02
引 言
随着智能电网建设的推进，智能变电站内各应用功能整合、集成和优化越来越多[1]，本文研究220kV智能变电站的二次设备集成优化设计技术，重点分析了湖南某220kV户外智能变电站的优化集成配置方案，通过对相应二次设备进行优化集成，实现提高电网安全性、可靠性、灵活性和资源优化配置水平的目标。
1 方案介绍
拟建220kV户外智能变电站位于湖南省北部，主变压器最终3×240MVA，本期1×240MVA，电压等级220/110/10kV；220kV出线终期4回，本期2回；110kV出线终期12回，本期6回；10kV出线终期36回，本期12回。无功补偿最终3×3×10Mvar容性无功，本期1×3×10Mvar容性无功。
本站间隔层设备就近布置于二次设备室、220kV二次预制舱和110kV二次预制舱内，过程层设备采用合并单元智能终端集成装置下放布置于预制式智能控制柜或10kV开关柜内，在优化集成的同时实现了二次设备与一次设备的有机融合。
间隔层设备中主变保护、故障录波及网络分析仪等公用保护设备集中组柜布置于二次设备室内；220kV线路保护测控柜、220kV母联保护测控柜、220kV母线保护柜等就近布置于220kV二次预制舱内；110kV线路保护测控柜、110kV分段保护测控柜、110kV母线保护柜等就近布置于110kV二次预制舱内。
过程层设备主变三侧配置合并单元智能终端集成装置，主变本体配独立的本体智能终端并集成非电量保护功能。其他间隔对应过程层设备配置合并单元智能终端集成装置，下放布置于预制式智能控制柜内，由GIS厂家成套生产提供。
2 站控层设备优化整合
本站全站配置一体化监控系统，站控层/间隔层网络采用双星型组网，即全站构建站控层A网、站控层B网，MMS、GOOSE、SNTP三网合一，共网传输。
将监控主机、数据服务器、操作员工作站集成，将II区数据通信网关机和电能量采集装置集成，将综合应用服务器、III/IV数据通信网关机集成[2]。同时将一体化监控系统对全站的数据流向、应用功能进行梳理和整合，取消了以往的设备状态检测系统子系统和智能辅助子系统，将其集成在一体化监控系统平台内。将站控层II区优化为单网，II区数据通信网关机单套配置，进一步减少站控层设备的数量，优化了全站的数据流向，提升了全站的智能化监视和管理水平。
3 间隔层设备优化整合
3.1 基于数据业务纵向整合的多功能测控装置
多功能测控装置集成了測量、计量、同步向量测量、控制、监视、记录、同期、间隔层逻辑自锁互锁等功能。其硬件布置利用测控装置已有硬件平台，即电源插件、采集值采集插件、CPU插件和I/O接口插件和MMI（人机对话差价）等插件，不需要增加新的插件。
本站计量CT与测量CT合并，测控、计量数据源相同，计算有功、无功和功率因数的数据原理基本相同，且电流、电压的数据精度均为0.2S，故站内计量与测控数据源重叠，采用多功能测控装置和保护测控集成装置，整合非关口计量功能，减少了二次设备数量及装置光口数量。
3.2 取消除关口考核计量外的独立电能表
本站本期为无贸易结算用的非关口计量点，考虑本期在本站采用测控计量整合的多功能测控装置，或是集成非关口计量的保护测控集成装置，通过专用硬件实现或以内置插件通过软件的形式实现测控装置的计量功能，变电站本期不设置独立的电能表。
通过220kV侧采用多功能测控装置，110kV侧采用含非关口计量的保护测控集成装置的方式，共节省220kV线路电能表2只，110kV线路电能表6只，主变电能表3只。取消了独立计量设备后，能够节约成本，减少二次设备数量及屏柜数量，为节约占地提供条件。
4 过程层设备优化整合
将智能终端和合并单元整合可避免信号的重复采集，共享电源、采集办卡等硬件平台，减少信息交互，提高可靠性，并可有效的减少智能控制柜体积。同时，采用合并单元智能终端集成装置可进一步减少交换机、保护、测控装置光口和接线，节省光缆，减少柜内设备功耗，减少设备发热量，有利于智能控制柜内环境温度控制，减少温控设备的投资和维护量，降低变电站全寿命周期的运行成本。
本站采用不同电压等级智能终端、合并单元的整合技术，配置如下：
（1）220kV及110kV侧智能终端、合并单元装置集成方案，采用板卡独立、共电源、共端口（SV和GOOSE的共口传输），实现了智能终端、合并单元装置集成。
（2）主变压器本体智能组件装置集成方案，采用板卡独立、共电源、共端口（SV和GOOSE的共口传输），实现了本体非电量保护、有载调压等功能的集成整合。
5 技术经济比较
本站采用优化集成的一体化监控系统站控层设备，对功能进行整合配置，减少了Ⅱ区数据通信网关机1台，Ⅲ/Ⅳ数据通信网关机1台，电能量采集装置1台。
采用含考核计量功能的保护测控集成装置、多功能测控装置及10kV多功能集成装置，全站不配置电能表，按本期规模考虑，整合后减少电能表11只。
采用智能终端合并单元集成装置，按本期规模考虑，整合后过程层设备减少约51%。
综上所述，按本站本期规模考虑，共计减少二次设备30台，节约投资约40万元。
6 结 论
本文研究220kV户外布置智能变电站二次设备的优化配置，进一步减少了站控层及间隔层设备数量，优化了全站数据流向，提升了智能化监视和管理水平。同时，采用不同电压等级智能终端、合并单元整合技术，实现了变电站过程层设备配置数量减少约五成，在减少装置数量的同时，优化了就地智能控制柜的空间。本文针对不同功能需求，以湖南某220kV户外智能变电站为例，对站控层、间隔层、过程层设备进行组合设计，实现了提高电网安全性、可靠性、灵活性和资源优化配置水平的目标。
参考文献
[1]国家电网公司，新一代智能变电站典型设计220kV变电站分册[M].北京：中国电力出版社，2014，10.
[2]彭 鹄，田娟娟，陈 燕，闫培丽，史京楠.重庆大石220kV新一代智能变电站优化设计[J].电力建设，2013（07）.
收稿日期：2018-11-12
作者简介：杨 威（1986-），男，工程师，硕士，主要从事电气二次设计相关工作。